DE19952296C2 - Spiralmaschine, insbesondere Spiralverdichter - Google Patents
Spiralmaschine, insbesondere SpiralverdichterInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spiralmaschine,
insbesondere einen Spiralverdichter, die/der beispielsweise
für die Verwendung als Luftkompressor, Vakuumpumpe, usw.
geeignet ist.
Im allgemeinen weist eine Spiralmaschine ein Gehäuse und
einen ortsfesten Spiralkörper, der in dem Gehäuse vorgesehen
ist, auf. Eine Antriebswelle ist drehbar in dem Gehäuse
vorgesehen. Ein orbitierender Spiralkörper ist orbitierbar an
dem Ende der Antriebswelle in dem Gehäuse vorgesehen, so dass
er in der Axialrichtung in Gleitberührung mit dem ortsfesten
Spiralkörper kommt. Mehrere Kompressionskammern sind zwischen
dem orbitierenden Spiralkörper und dem ortsfesten
Spiralkörper definiert [vgl. beispielsweise die ungeprüfte
japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung (KOKAI)
JP 6-26484 (1994) und JP 9-144674 (1997)].
Bei dieser Art einer bekannten Spiralmaschine ist die
Antriebswelle von außen derart angetrieben, dass sie sich
dreht, was bewirkt, dass der orbitierende Spiralkörper eine
orbitierende Bewegung mit einer vorbestimmten Exzentrizität
bezüglich des ortsfesten Spiralkörpers durchführt, wodurch
ein Fluid, beispielsweise Luft aus einer Saugöffnung, die an
dem äußeren Umfang des ortsfesten Spiralkörpers vorgesehen
ist, eingesaugt wird, und das Fluid in den
Kompressionskammern, die zwischen den Spiralelementen des
ortsfesten und des orbitierenden Spiralkörpers definiert
sind, komprimiert wird.
Schließlich wird das komprimierte Fluid aus einer
Auslaßöffnung, die in der Mitte des ortsfesten Spiralkörpers
vorgesehen ist, zur Außenseite abgelassen.
Im übrigen ist bei der oben beschriebenen bekannten
Spiralmaschine ein Kurbelwellenabschnitt an dem Ende der
Antriebswelle vorgesehen, um den orbitierenden Spiralkörper
an dem Ende der Antriebswelle orbitierbar zu lagern. Der
Kurbelwellenabschnitt ist integral mit der Antriebswelle oder
ist als ein von der Antriebswelle getrenntes Element
vorgesehen.
Demzufolge wird die Gesamtlänge der Antriebswelle durch die
Länge der Kurbelwelle zusätzlich länger. Dies verursacht,
dass sich die gesamte Vorrichtung in ihrer Größe in der
Axialrichtung in nachteiliger Weise vergrößert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spiralmaschine zu
schaffen, die eine kompakte Bauweise, insbesondere eine
geringe Baulänge aufweist.
Um die beschriebene Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Spiralmaschine, die wie nachfolgend
beschrieben aufgebaut ist.
Die Spiralmaschine weist ein Gehäuse und zwei ortsfeste
Spiralkörper auf, die ortsfest in dem Gehäuse an beiden Enden
des Gehäuses vorgesehen sind. Die beiden ortsfesten
Spiralkörper sind auf die Achse des Gehäuses zentriert. Ein
jeder der ortsfesten Spiralkörper weist ein Spiralelement
auf, das an einer Endplatte vorstehend ausgebildet ist. Ein
elektrischer Motor ist in dem Gehäuse zwischen den beiden
ortsfesten Spiralkörpern vorgesehen. Der elektrische Motor
weist einen Rotor und einen Stator auf, deren Achsen sich
parallel mit der Achse des Gehäuses erstrecken. Zwei
Lageranordnungen sind in Zuordnung mit den beiden ortsfesten
Spiralkörpern vorgesehen. Eine jede der Lageranordnungen
weist einen Lagerring oder äußeren Ring, der zwischen dem
elektrischen Motor und dem zugeordneten ortsfesten
Spiralkörper und fest an dessen Außenumfang an das Gehäuse
gefügt ist, auf. Ein Zwischenring ist drehbar in dem äußeren
Ring vorgesehen. Der Zwischenring weist eine innere Bohrung
mit einer Achse auf, die radial bezüglich der Achse des
äußeren Rings versetzt ist. Ein innerer Ring ist drehbar in
dem Zwischenring vorgesehen. Der innere Ring ist um die
Bohrungsachse drehbar. Eine Drehwelle ist derart vorgesehen,
dass sie sich zwischen den Zwischenringen durch den Rotor des
Elektromotors erstreckt. Die Drehwelle ist hohl und zusammen
mit dem Zwischenring als eine Einheit durch den Rotor
drehbar. Eine orbitierende Welle erstreckt sich innerhalb der
Drehwelle. Die Achse der orbitierenden Welle fällt mit der
Bohrungsachse zusammen. Die orbitierende Welle ist durch
die inneren Ringe derart gelagert, dass eine orbitierende
Bewegung zusammen mit den inneren Ringen als eine Einheit
durchgeführt wird. Zwei orbitierende Spiralkörper sind an
beide Enden der orbitierenden Welle verbunden, so dass sie
jeweils zu den ortsfesten Spiralkörperen gerichtet sind. Ein
jeder der orbitierenden Spiralkörper weist ein Spiralelement
auf, das an einer Endplatte derart ausgebildet ist, dass es
in das Spiralelement des zugeordneten ortsfesten
Spiralkörpers eingreift, so dass sie mehrere
Kompressionskammern definieren. Zusätzlich ist ein
Drehverhinderungsmechanismus zwischen wenigstens einem der
beiden orbitierenden Spiralkörpern und dem festen Element
vorgesehen, um eine Drehung der orbitierenden Spiralkörper zu
verhindern.
Eine Spiralmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Spiralverdichter gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des
Spiralverdichters gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt zur Darstellung der Lagerung;
Fig. 4 eine Schnittansicht in der Richtung des
Pfeils IV-IV gemäß Fig. 3 gesehen;
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung der
Drehwelle in Fig. 1 in der Form eines einzigen
Elements;
Fig. 6 eine Schnittansicht in der Richtung des Pfeils
VI-VI in Fig. 5 gesehen;
Fig. 7 eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Gemäß der ersten Ausführungsform wird die vorliegende
Erfindung anhand eines Spiralverdichters als ein Beispiel
einer Spiralmaschine erläutert.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen die erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Ein zylindrisches Gehäuse 1 bildet
einen äußeren Rahmen eines Spiralverdichters. Wie in Fig. 1
gezeigt ist, weist das Gehäuse 1 einen zylindrischen
Abschnitt 2 mit einer Achse 01-01 auf. Linke und rechte
Abdeckabschnitte 3A und 3B decken beide Enden des
zylindrischen Abschnitts 2 ab. Das Gehäuse 1 bildet mit den
ortsfesten Spiralkörpern 4A und 4B ein ortsfestes Element.
Die ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B sind an der inneren
Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 2 an jeweiligen
(linken und rechten) axialen Enden des Gehäuses 1 vorgesehen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein fester Spiralkörper 4A
eine Endplatte 5A auf, die in etwa eine scheibenartige Form
aufweist. Die Endplatte 5A ist derart angeordnet, dass deren
Mitte mit der Achse 01-01 des Gehäuses 1 zusammenfällt. Ein
Spiralelement 6A ist an der vorderen Seite der Endplatte 5A
vorgesehen. Zusätzlich steht ein zylindrischer Passabschnitt
7A axial von dem äußeren Umfangsrand der Endplatte 5A in der
gleichen Richtung wie diejenige Richtung, in welcher das
Spiralelement 6A vorsteht, vor. Der zylindrische
Passabschnitt 7A ist fest an die Innenwandung des
zylindrischen Abschnitts 2 gefügt.
Der andere ortsfeste Spiralkörper 4B weist in ähnlicher Weise
eine Endplatte 5B, ein Spiralelement 6B und einen
zylindrischen Passabschnitt 7B auf.
Ein Elektromotor 8 ist in der Mitte des Gehäuses 1 zwischen
den ortsfesten Spiralkörpern 4A und 4B vorgesehen. Der
Elektromotor 8 weist einen Stator 9 auf, der fest an der
Innenwandung des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Ein Rotor 10 ist
innerhalb des Stators 9 derart angeordnet, dass er durch den
Stator 9 drehbar ist. Die Achsen sowohl des Stators 9 als
auch des Rotors 10 fallen mit der Achse 01-01 des Gehäuses 1
zusammen.
Linke und rechte Drucklager 11A und 11B sind in dem Gehäuse 1
zwischen dem Elektromotor 8 und den ortsfesten Spiralkörpern
4A und 4B vorgesehen. Ein Drucklager 11A weist einen
Anbringzylinder 12A auf, der fest an die Innenwandung des
zylindrischen Abschnitts 2 des Gehäuses 1 angebracht ist. Ein
ringförmiger Vorsprung 13A steht radial nach innen von dem
Anbringzylinder 12A an der Rückseite einer Endplatte 23A
eines orbitierenden Spiralkörpers 22A (der nachfolgend
beschrieben ist) vor. Das Drucklager 11A trägt eine
Drucklast, die auf den orbitierenden Spiralkörper 22A wirkt,
und bildet ferner Nuten eines Oldham-Rings (der nachfolgend
beschrieben ist).
Das andere Drucklager 11B weist in ähnlicher Weise einen
Anbringzylinder 12B und einen ringförmigen Vorsprung 13B auf.
Linke und rechte Lageranordnungen 14A und 14B, die der
exzentrischen Lagerung einer (nachfolgend beschriebenen)
Drehwelle 20 dienen, sind an den Innenflächen der Drucklager
11A und 11B an jeweiligen Stellen zwischen dem Elektromotor 8
und den ortsfesten Spiralkörpern 4A und 4B vorgesehen. Wie in
Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, weist eine Lageranordnung 14A einen
äußeren Ring 15A und einen Zwischenring 17A auf, der drehbar
am Innenumfang des äußeren Rings 15A durch mehrere
Nadelrollen 16A gelagert ist. Zusätzlich ist ein innerer Ring
19A drehbar am Innenumfang des Zwischenrings 17A durch
mehrere Nadelrollen 18A gelagert.
Der äußere Ring 15A ist durch Druck an seinem Außenumfang an
den Innenumfang des Anbringzylinders 12A des Drucklagers 11A
gefügt. Somit sind die Achsen sowohl des Innen- als auch des
Außenumfangs des äußeren Rings 15A mit der Achse 01-01
zusammenfallend.
Der Zwischenring 17A ist am Innenumfang des äußeren Rings 15A
durch die Nadelrollen 16A gelagert. Somit ist die Achse des
Außenumfangs des Zwischenrings 17A mit der Achse 01-01 des
äußeren Rings 15A zusammenfallend. Folglich dreht sich der
Zwischenring 17A um die Achse 01-01.
Der Zwischenring 17A weist eine axiale Bohrung 17A1 zur
Unterbringung des inneren Rings 19A auf, und die
Aufnahmebohrung 17A1 weist eine Bohrungsachse 02-02 auf, die
radial bezüglich der Achse 01-01 des äußeren Rings 15A um
eine vorbestimmte Abmessung δ versetzt ist. Zusätzlich ist
der Innenumfang des Zwischenrings 17A mit einem gestuften
Bohrungsabschnitt 17A2 ausgebildet, in dem eine Drehwelle 20
(die nachfolgend beschrieben ist) befestigt ist. Die Achse
des gestuften Bohrungsabschnitts 17A2 fällt mit der Achse
01-01 zusammen.
Der innere Ring 19A ist in dem Zwischenring 17A durch die
Nadelrollen 18A gelagert. Somit fallen die Achsen sowohl des
inneren als auch des äußeren Umfangs des inneren Rings 19A
mit der Bohrungsachse 02-02 zusammen. Folglich dreht sich der
innere Ring 19A um die Bohrungsachse 02-02.
Somit wird in der Lageranordnung 14A der Zwischenring 17A
durch die Drehwelle 20 veranlasst, sich bezüglich des äußeren
Rings 15A zu drehen, und dies veranlasst den inneren Ring
19A, eine orbitierende Bewegung mit einem Radius δ um die
Achse 01-01 auszuführen.
Die andere Lageranordnung 14B weist in ähnlicher Weise einen
äußeren Ring 15B, Nadelrollen 16B, einen Zwischenring 17B,
Nadelrollen 18B und einen inneren Ring 19B auf, und der
Zwischenring 17B ist mit einer Aufnahmebohrung 17B1 und einem
gestuften Anbringabschnitt 17B2 versehen.
Die Drehwelle 20 ist derart vorgesehen, dass sie sich
zwischen den Zwischenringen 17A und 17B der Lageranordnungen
14A und 14B erstreckt. Die Drehwelle 20 ist als hohle Welle
ausgebildet und fest an den Innenumfang des Rotors 10 des
Elektromotors 8 gefügt. Beide Enden der Drehwelle 20 sind
fest an die jeweiligen gestuften Bohrungsabschnitte 17A2 und
17B2 der Zwischenringe 17A und 17B befestigt. Die Drehwelle
20 dreht sich zusammen mit dem Rotor 10 als eine Einheit, was
die Zwischenringe 17A und 17B veranlasst, sich zu drehen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, fällt die Achse des Außenumfangs
der Drehwelle 20 mit der gemeinsamen Achse 01-01 der äußeren
Ringe 15A und 15B zusammen, während die Achse des
Innenumfangs der Drehwelle 20 mit der gemeinsamen
Bohrungsachse 02-02 der Zwischenringe 17A und 17B
zusammenfällt. Demzufolge wird unter der Annahme, dass die
Wanddicke eines Teils der Drehwelle 20 an der Seite der Achse
01-01, die von der Bohrungsachse 02-02 entfernt liegt, d1
beträgt, und die Wanddicke eines Teils der Drehwelle 20 an
der Seite, die näher zu der Bohrungsachse 02-02 liegt, d2
beträgt, das Verhältnis zwischen den beiden Wanddicken durch
d1 < d2 ausgedrückt.
Eine orbitierende Welle 21 erstreckt sich innerhalb der
Drehwelle 20 und ortsfest durch die inneren Ringe 19A und 19B
der Lageranordnungen 14A und 14B. Die Achse der orbitierenden
Welle 21 fällt mit der Bohrungsachse 02-02 zusammen. Beide
Enden der orbitierenden Welle 21 sind an die jeweiligen
Innenumfänge der inneren Ringe 19A und 19B gefügt und mit
diesen fest verbunden. Die orbitierende Welle 21 führt eine
orbitierende Bewegung zusammen mit den inneren Ringen 19A und
19B als eine Einheit aus, wodurch die orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B, wie nachfolgend beschrieben, die an
beiden Enden der orbitierenden Welle 21 vorgesehen sind,
veranlasst werden, eine orbitierende Bewegung auszuführen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die axiale Länge L der
orbitierenden Welle 21 auf einen Wert bemessen, der in etwa
gleich oder ein wenig größer ist als der Abstand zwischen den
ringförmigen Vorsprüngen 13A und 13B der Drucklager 11A.
Folglich befinden sich die Vorderseiten der Drucklager 11A
und 11B und die Rückseiten der zugeordneten Endplatten 23A
und 23B der orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B in
Berührung miteinander oder weisen einen geringfügigen
Zwischenraum, beispielsweise von etwa 10 µm, auf.
Somit stoßen beide Enden der orbitierenden Welle 21 an die
jeweiligen Endplatten 23A und 23B der orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B derart an, dass sie als ein
Abstandshalter für die Anordnung der orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B bezüglich der Axialrichtung dienen.
Der linke und rechte orbitierende Spiralkörper 22A und 22B
ist ortsfest an den beiden axialen Enden der orbitierenden
Welle 21 vorgesehen, so dass es jeweils zu dem ortsfesten
Spiralkörper 4A und 4B gerichtet ist. Wie in Fig. 1 und 2
gezeigt ist, weist ein orbitierender Spiralkörper 22A eine
Endplatte 23A, die in einer scheibenartigen Form ausgebildet
ist, sowie ein Spiralelement 24, der an der Vorderseite der
Endplatte 23A derart vorgesehen ist, dass er sich in
Axialrichtung erstreckt, auf.
Die Endplatte 23A des orbitierenden Spiralkörpers 22A weist
einen zylindrischen Vorsprung 25A auf, der von der Mitte an
dessen Rückseite vorsteht. Der zylindrische Vorsprung 25A ist
an den Innenumfang der orbitierenden Welle 21 gefügt und
ortsfest daran befestigt. Somit führt der orbitierende
Spiralkörper 22A eine orbitierende Bewegung mit einem Radius
δ zusammen mit der orbitierenden Welle 21 als eine Einheit
aus. Der orbitierende Spiralkörper 22A ist derart angeordnet,
dass das Spiralelement 24A das Spiralelement 6A des
ortsfesten Spiralkörpers 4A mit einem Versatzwinkel von
beispielsweise 180° überlappt. Somit werden mehrere
Kompressionskammern 28A zwischen den beiden Spiralelementen
6A und 24A definiert.
Während des Betriebs des Spiralverdichters wird Luft in die
äußerste Kompressionskammer 26A aus einer (nachfolgend
beschriebenen) Saugöffnung 32A eingesaugt, und die
eingesaugte Luft wird nachfolgend in den Kompressionskammern
26A während der orbitierenden Bewegung der orbitierenden
Spiralkörper 22A komprimiert. Schließlich wird die
komprimierte Luft aus der mittleren Kompressionskammer 26A
zur Außenseite durch eine (nachfolgend beschriebene)
Ablassöffnung 33A abgelassen.
Der andere orbitierende Spiralkörper 22B weist in ähnlicher
Weise eine Endplatte 23B, ein Spiralelement 24B und einen
zylindrischen Vorsprung 25B auf, und mehrere
Kompressionskammern 26B sind zwischen dem orbitierenden
Spiralkörper 22B und dem ortsfesten Spiralkörper 4B
definiert.
Linke und rechte Rückdruckbohrungen 27A und 27B sind in den
Endplatten 5A und 5B des ortsfesten Spiralkörpers 4A bzw. 4B
vorgesehen. Eine Rückdruckbohrung 27A steht mit einer
Zwischen-Kompressionskammer 26A zwischen der äußersten
Kompressionskammer 26A, die am nächsten zu der Saugöffnung
32A liegt, und der innersten Kompressionskammer 26A, die am
nächsten zu der Ablassöffnung 33A liegt, in Verbindung. Die
Rückdruckbohrung 27A führt einen Zwischendruck von der
Zwischen-Kompressionskammer 26A zu einer (nachfolgend
beschriebenen) Druckkammer 28A. Die andere Rückdruckbohrung
27B ist wie im Fall der Rückdruckbohrung 27A angeordnet.
Linke und rechte Druckkammern 28A und 28B sind zwischen den
Abdeckabschnitten 3A und 3B des Gehäuses 1 und den Endplatten
5A und 5B der ortsfesten Spiralkörper 4A bzw. 4B ausgebildet.
Eine Druckkammer 28A führt einen Zwischendruck von den
Kompressionskammern 26A zu der Rückseite der Endplatte 5A
durch die Rückdruckbohrung 27A. Mit dem Zwischendruck wird
der ortsfeste Spiralkörper 4A axial gegen den orbitierenden
Spiralkörper 22A gedrückt. Die andere Druckkammer 28B ist wie
im Fall der Druckkammer 28A angeordnet.
O-Ringe 29A und 29B sind zwischen dem Gehäuse 1 und den
jeweiligen Außenumfängen der Endplatten 5A und 5B der
ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B vorgesehen. Die O-Ringe 29A
und 29B sorgen für eine hermetische Abdichtung zwischen den
äußersten Kompressionskammern 26A und 26B und den
Druckkammern 28A und 28B.
O-Ringe 30A und 30B sind in jeweiligen Bereichen zwischen den
mittleren Abschnitten der Endplatten 5A und 5B der ortsfesten
Spiralkörper 4A und 4B und den Ablassöffnungen 33A und 33B
vorgesehen. Die O-Ringe 30A und 30B sorgen für eine
hermetische Abdichtung zwischen den innersten
Kompressionskammern 26A und 26B und den Druckkammern 28A und
28B.
Oldham-Ringe 31A und 31B sind zwischen den Drucklagern 11A
und 11B und den orbitierenden Spiralkörpern 22A bzw. 22B
angeordnet und dienen als Drehverhinderungsmechanismen. Ein
Oldham-Ring 31A ist in zwei orthogonalen Achsrichtungen
zwischen dem ringförmigen Vorsprung 13A des Drucklagers 11A
und der Endplatte 23A des orbitierenden Spiralkörpers 22A
geführt, wodurch die Drehung des orbitierenden Spiralkörpers
22A verhindert wird. Der andere Oldham-Ring 31B ist wie in
dem Fall des Oldham-Rings 31A angeordnet. Die Anordnung und
Betriebsweise der Oldham-Ringe 31A und 31B sind an sich
wohlbekannt.
Die Saugöffnungen 32A und 32B sind in dem zylindrischen
Abschnitt 2 des Gehäuses 1 an jeweiligen Stellen vorgesehen,
die zu den Außenumfängen der Spiralelemente 6A und 6B der
ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B gerichtet sind. Diese
Saugöffnung 32A öffnet sich in die äußerste
Kompressionskammer 26A, um Luft von der Außenseite in die
Kompressionskammer 26A zu führen. Die andere Saugöffnung 32B
ist wie in dem Fall der Saugöffnung 32A angeordnet. Die
Ablassöffnungen 33A und 33B sind in den Abdeckabschnitten 3A
und 3B des Gehäuses 1 an jeweiligen Stellen vorgesehen, die
zu den Mitten der Spiralelemente 6A und 6B der ortsfesten
Spiralkörper 4A und 4B gerichtet sind. Eine Ablassöffnung 33A
öffnet sich in die innerste Kompressionskammer 26A zum
Ablassen der komprimierten Luft, die in den
Kompressionskammern 26A komprimiert wurde, zu der Außenseite.
Die andere Ablassöffnung 33B ist wie in dem Fall der
Ablassöffnung 33A angeordnet.
Der Spiralverdichter gemäß dieser Ausführungsform weist den
oben beschriebenen Aufbau auf. Nachfolgend wird die
Betriebsweise des Spiralverdichters beschrieben.
Wenn sich der Rotor 10 des Elektromotors 8 dreht, führt die
Drehwelle 20, die mit dem Rotor integral ist, eine
Drehbewegung aus. Zu diesem Zeitpunkt führen die
Zwischenringe 17A und 17B der beiden Lageranordnungen 14A und
14B, die an beiden Enden der Drehwelle 20 vorgesehen sind,
eine Drehbewegung zusammen mit der Drehwelle 20 als eine
Einheit an den Seiten des Innenumfangs der äußeren Ringe 15A
und 15B durch.
Die Innenumfänge der Zwischenringe 17A und 17B der
Lageranordnungen 14A und 14B weisen die gemeinsame
Bohrungsachse 02-02 auf, die radial bezüglich der gemeinsamen
Achse 01-01 der äußeren Ringe 15A und 15B um die Abmessung δ
versetzt ist. Deshalb führen, wenn sich die Zwischenringe 17A
und 17B um die Achse 01-01 bezüglich der äußeren Ringe 15A
und 15B, wie oben ausgeführt, drehen, die inneren Ringe 19A
und 19B, die an den Innenumfangsflächen der Zwischenringe 17A
und 17B vorgesehen sind, eine orbitierende Bewegung mit einem
Radius δ um die Achse 01-01 aus. Somit bewirkt die
orbitierende Welle 21, die mit den inneren Ringen 19A und 19B
integral ist, dass die orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B
orbitieren.
Wenn das Orbitieren wie oben dargelegt stattfindet, werden
die orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B daran gehindert,
sich zu drehen, und zwar durch die jeweiligen Oldham-Ringe
31A und 31B. Somit drehen sich die orbitierenden Spiralkörper
22A und 22B nur um die Achse 01-01.
Folglich verkleinern sich die Kompressionskammern 26A, die
zwischen dem ortsfesten Spiralkörper 4A und dem orbitierenden
Spiralkörper 22A definiert sind, fortlaufend. Somit wird die
von der Außenseite über die Saugöffnung 32A des ortsfesten
Spiralkörpers 4A eingesaugte Luft nachfolgend in den
Kompressionskammern 26A komprimiert, und die komprimierte.
Luft aus der Ablassöffnung 33A des ortsfesten Spiralkörpers
4A abgelassen und in einem äußeren Lufttank oder ähnlichem
(der nicht gezeigt ist) gelagert.
Die Kompressionskammern 26B, die zwischen dem ortsfesten
Spiralkörper 4B und dem orbitierenden Spiralkörper 22B
definiert sind, verkleinern sich ebenfalls fortlaufend. Somit
wird die von der Außenseite über die Saugöffnung 32B des
ortsfesten Spiralkörpers 4B eingesaugte Luft nachfolgend in
den Kompressionskammern 26B komprimiert, und die komprimierte
Luft wird über die Ablassöffnung 33B des ortsfesten
Spiralkörpers 4B in dem externen Lufttank oder ähnlichem
gelagert.
Somit sind bei dieser Ausführungsform beide Enden der
orbitierenden Welle 21 orbitierbar durch die Lageranordnungen
14A und 14B gelagert, wodurch die orbitierenden Spiralkörper
22A und 22B, die integral an den beiden Enden der
orbitierenden Welle 21 vorgesehen sind, derart angetrieben
werden können, dass sie orbitieren. Demzufolge entfällt der
Kurbelwellenabschnitt an jedem Ende der orbitierenden Welle
21, der gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist, um zu
veranlassen, dass die orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B
eine orbitierende Bewegung ausführen. Somit kann die gesamte
Vorrichtung hinsichtlich ihrer Größe in der Axialrichtung
verkleinert werden.
Zusätzlich weist der Spiralverdichter zwei
Kompressionsmechanismen auf, die im wesentlichen aus den
ortsfesten Spiralkörpern 4A und 4B und den ortsfesten
Spiralkörpern 22A und 22B bestehen. Deshalb ist es möglich,
die Anzahl der Drehungen der Spiralelemente 6A, 6B, 24A und
24B verglichen mit einem Kompressor zu verringern, der die
gleiche Kapazität wie derjenige gemäß dieser Ausführungsform
aufweist und einen Kompressionsmechanismus aufweist, der im
wesentlichen aus einem Satz von Spiralkörpern besteht, wie
dies im Stand der Technik der Fall ist. Demzufolge kann die
gesamte Vorrichtung in der Größe in der radialen Richtung
verringert werden.
Zusätzlich ist die axiale Länge L der orbitierenden
Spiralelemente 21 derart eingestellt, dass sich die
orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B an den Vorderseiten
der Drucklager 11A und 11B in Berührung miteinander befinden
oder einen kleinen Zwischenraum aufweisen. Demzufolge ist es
möglich, den Gleitwiderstand, der zwischen den Drucklagern
11A und 11B und den orbitierenden Spiralkörpern 22A und 22B
während des Kompressionsbetriebes wirkt, zu verringern, und
es ist somit möglich, zu verhindern, dass die Gleitflächen
dieser Elemente in hohem Ausmaß verschleißen.
Zusätzlich können Drucklasten, die auf die orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B wirken, zu der orbitierenden Welle
21 in entgegengesetzten Richtungen zueinander übertragen
werden. Somit können diese Drucklasten gegeneinander in der
Axialrichtung ausgelöscht werden. Folglich kann die
orbitierende Welle 21B die Axiallasten zwischen den
orbitierenden Spiralkörpern 22A und 22B tragen, und die
orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B können bezüglich der
Axialrichtung frei angeordnet werden. Demzufolge ist es
möglich, die orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B zu
stabilisieren.
Wenn in den orbitierenden Spiralkörpern 22A und 22B während
des Kompressionsbetriebs eine axiale Versetzung der Endfläche
auftritt, werden die Endplatten 23A und 23B der orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B in Gleitkontakt mit den Drucklagern
11A und 11B gebracht, wodurch zugelassen wird, dass ein Teil
der Drucklasten, die auf die orbitierenden Spiralkörper 22A
und 22B wirken, durch die Drucklager 11A und 11B getragen
werden. Somit können die orbitierenden Spiralkörper 22A und
22B noch weiter stabilisiert werden.
Zusätzlich weist die Drehwelle 20, die ein hohles
Wellenelement ist, eine größere Wanddicke an einem Teil
derselben an einer Seite entgegengesetzt zu der radial
bezüglich der Achse 01-01 versetzten Bohrungsachse 02-02,
welche die gemeinsame Achse der orbitierenden Spiralkörper
22A und 22B ist, als an der gegenüberliegenden Seite auf.
Deshalb kann die orbitierende Bewegung der orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B durch die Drehwelle 20 ausgeglichen
werden. Folglich wird es entbehrlich, einen speziellen
Mechanismus, beispielsweise ein Balancegewicht an der
Drehwelle 20 vorzusehen, und es wird somit möglich, die
Anzahl der Komponenten zu verringern und den Aufbau der
gesamten Vorrichtung zu vereinfachen.
Zusätzlich sind die Druckkammern 28A und 28B an der Rückseite
der ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B vorgesehen, und
Zwischendrücke in den Kompressionskammern 26A und 26B werden
in die Druckkammern 28A und 28B jeweils eingeführt.
Demzufolge können die ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B
fortlaufend in Richtung der Endplatten 23A und 23B der
orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B gedrückt werden. Somit
ist es möglich, Veränderungen in den Zwischenräumen in der
Druckrichtung zwischen den Enden der Spiralelemente 6A und 6B
und den Oberflächen der zugeordneten Endplatten 23A und 23B
zu unterdrücken, und es ist somit möglich, die
Kompressionseffizienz zu vergrößern.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind dieselben
Aufbauelemente wie diejenigen der ersten Ausführungsform
durch die gleichen Referenznummern bezeichnet, und eine
Beschreibung derselben ist weggelassen. Das Merkmal dieser
Ausführungsform liegt darin, dass ein Zwischenkühler 41
außerhalb des Gehäuses 1 an einer Stelle zwischen der
Ablassöffnung 33A des ortsfesten Spiralkörpers 4A und der
Saugöffnung 32B des ortsfesten Spiralkörpers 4B vorgesehen
ist, und die Ablassöffnung 33A und der Zwischenkühler 41 sind
durch eine Verbindungsleitung 42A verbunden, und ferner sind
die Saugöffnung 32B und der Zwischenkühler 41 durch eine
weitere Verbindungsleitung 42B verbunden.
Der Zwischenkühler 41 ist beispielsweise eine Kühlvorrichtung
mit einem Wärmetauscher 43, einem Gebläse 44, usw., und dafür
angepasst, komprimierte Luft mit hoher Temperatur, die von
der Ablassöffnung 33A abgelassen wird, zu kühlen und die
kühle komprimierte Luft zu der Saugöffnung 32B zu führen.
Bei der zweiten Ausführungsform, die wie oben beschrieben
aufgebaut ist, kann die Luft von der Außenseite nachfolgend
durch die beiden Kompressionsmechanismen komprimiert werden,
welche die ortsfesten Spiralkörper 4A und 4B und die
orbitierenden Spiralkörper 22A und 22B aufweisen. Somit ist
es möglich, die Kompressionsleistung ohne Vergrößerung der
Anzahl der Umdrehungen der Spiralelemente 6A, 6B, 24A und 24B
zu verbessern, und es ist somit möglich, einen Kompressor mit
einem verringerten Durchmesser zu schaffen.
Darüber hinaus kann bei dieser Ausführungsform komprimierte
Luft mit hoher Temperatur, die von der Ablassöffnung 33A des
ortsfesten Spiralkörpers 4A abgelassen wurde, zu der
Saugöffnung 32B des ortsfesten Spiralkörpers 4B in dem
Zustand geführt werden, dass sie durch den Zwischenkühler 41
vorgekühlt ist. Somit kann die gesamte Kompressionseffizienz
der Vorrichtung vergrößert werden.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin,
dass eines der ortsfesten Spiralkörper keine Ablassöffnung
aufweist, und die Endplatte eines jeden orbitierenden
Spiralkörpers in der Mitte derselben mit einer
Verbindungsbohrung versehen ist, die mit der Innenseite der
orbitierenden Spiralelemente in Verbindung steht. Es ist
anzumerken, dass bei der dritten Ausführungsform die gleichen
Aufbauelemente wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform
mit den gleichen Referenznummern bezeichnet sind und eine
Beschreibung derselben weggelassen ist.
Die Referenznummern 51A und 51B bezeichnen linke und rechte
ortsfeste Spiralkörper, wie sie bei dieser Ausführungsform
verwendet sind, die in dem Gehäuse 1 vorgesehen sind. Ein
ortsfester Spiralkörper 51A ist in etwa auf die gleiche Weise
wie in dem Fall des ortsfesten Spiralkörpers 4A bei der
ersten Ausführungsform angeordnet. D. h., der ortsfeste
Spiralkörper 51A weist eine im wesentlichen scheibenförmige
Endplatte 52A und ein Spiralelement 53A auf, das an der
Vorderseite der Endplatte 52A vorgesehen ist. Zusätzlich ist
ein zylindrischer Passabschnitt 54A an dem Außenumfangsrand
der Endplatte 52A vorgesehen. Der ortsfeste Spiralkörper 51A
unterscheidet sich von dem ortsfesten Spiralkörper 4A in der
ersten Ausführungsform dahingehend, dass der ortsfeste
Spiralkörper 51A nicht mit der Ablassöffnung 33A versehen
ist.
Der andere ortsfeste Spiralkörper 51B weist in ähnlicher
Weise eine Endplatte 52B, ein Spiralelement 53B und einen
zylindrischen Passabschnitt 54B auf. Jedoch ist der ortsfeste
Spiralkörper 51B im Gegensatz zu dem ortsfesten Spiralkörper
51A mit einer Ablassöffnung 33B versehen.
Verbindungsbohrungen 55A und 55B sind in den jeweiligen
Mitten der Endplatten 23A und 23B der orbitierenden
Spiralkörper 22A und 22B vorgesehen. Die Verbindungsbohrungen
55A und 55B sorgen für eine Verbindung zwischen den
Kompressionskammern 26A und dem orbitierenden Spiralkörper
22A und den Kompressionskammern 26B an dem orbitierenden
Spiralkörper 22B durch die Innenseite der orbitierenden Welle
21.
Demzufolge wird komprimierte Luft von den Kompressionskammern
26A zu den Kompressionskammern 26B durch die orbitierende
Welle 21 geführt, und von der Ablassöffnung 33B zu der
Außenseite zusammen mit komprimierter Luft, die in den
Kompressionskammern 26B erzeugt wurde, abgelassen.
Somit sorgt auch die dritte Ausführungsform, die wie oben
beschrieben aufgebaut ist, für vorteilhafte Wirkungen in etwa
ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform.
Insbesondere macht es die dritte Ausführungsform entbehrlich,
den ortsfesten Spiralkörper 51A mit der Ablassöffnung 33A zu
versehen, wie dies bezüglich der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, und sie macht es ferner entbehrlich, eine
Verbindungsleitung oder ähnliches für die Verbindung zwischen
der Ablassöffnung 33A und dem Lufttank vorzusehen. Somit kann
der Aufbau der gesamten Vorrichtung vereinfacht werden.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
zwei Oldham-Ringe verwendet werden, um eine Drehung der
beiden orbitierenden Spiralkörper zu verhindern, ist
anzumerken, dass die Erfindung nicht notwendigerweise auf die
beschriebene Anordnung beschränkt ist. Beispielsweise kann
einer der beiden Oldham-Ringe weggelassen werden. In einem
derartigen Fall führt ebenso jedes der orbitierenden
Spiralkörper eine orbitierende Bewegung zusammen mit der
orbitierenden Welle als eine Einheit aus. Deshalb können die
beiden orbitierenden Spiralkörper gleichzeitig an einer
Drehung durch den verbleibenden Oldham-Rings gehindert
werden.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
der Spiralverdichter zwei Kompressionsmechanismen aufweist,
die jeweils im wesentlichen aus einem ortsfesten Spiralkörper
und einem orbitierenden Spiralkörper bestehen, ist die
vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die
beschriebene Anordnung beschränkt. Beispielsweise kann einer
der beiden Kompressionsmechanismen weggelassen werden. D. h.,
der Spiralverdichter kann nur einen Kompressionsmechanismus
aufweisen.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung angegeben wurde, dass diese als
Spiralverdichter ausgeführt sind, was ein Beispiel einer
Spiralmaschine darstellt, ist die vorliegende Erfindung nicht
notwendigerweise auf den Spiralverdichter beschränkt, sondern
sie kann weithin auf andere Spiralmaschinen angewendet
werden, d. h. auf Vakuumpumpen, Kühlschrankkompressoren, usw.
Wie oben im einzelnen ausgeführt wurde, ist gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein ortsfester
Spiralkörper und ein Elektromotor in einem Gehäuse an der
Achse des Gehäuses mit einem Abstand voneinander angeordnet.
Eine Lageranordnung mit einem äußeren Ring, einem
Zwischenring und einem inneren Ring ist zwischen dem
Elektromotor und dem ortsfesten Spiralkörper vorgesehen. Der
Zwischenring wird durch die Drehung einer Drehwelle gedreht,
die mit dem Elektromotor integral ist. Die Drehung des
Zwischenrings veranlasst eine orbitierende Welle, die mit dem
inneren Ring integral ist, eine orbitierende Bewegung
auszuführen, wodurch ein orbitierender Spiralkörper
veranlasst wird, zu orbitieren. Deshalb ist es möglich, die
Notwendigkeit, zusätzlich eine Kurbelwelle an der
orbitierenden Welle vorzusehen, wie dies bezüglich des
Standes der Technik festgestellt wurde, um den orbitierenden
Spiralkörper zu veranlassen, zu orbitieren, auszuschalten.
Somit kann die gesamte Vorrichtung in der Größe in der
Axialrichtung verringert werden und in einem kompakten Aufbau
ausgebildet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind zwei ortsfeste
Spiralkörper in einem Gehäuse an der Achse des Gehäuses
voneinander entfernt angeordnet, wobei ein Elektromotor
zwischen diesen angeordnet ist. Zwei Lageranordnungen, die
jeweils einen äußeren Ring, einen Zwischenring und einen
inneren Ring aufweisen, sind zwischen dem Elektromotor und
den beiden ortsfesten Spiralkörpern vorgesehen. Die
Zwischenringe werden durch die Drehung einer Drehwelle, die
integral mit dem Elektromotor ist, gedreht. Die Drehung der
Zwischenringe veranlasst eine orbitierende Welle, die
integral mit den inneren Ringen ist, eine orbitierende
Bewegung auszuführen, wodurch zwei orbitierende Spiralkörper
veranlasst werden, zu orbitieren. Deshalb kann ein
Kurbelwellenabschnitt an der orbitierenden Welle, um die
orbitierenden Spiralkörper zu veranlassen, zu orbitieren,
weggelassen werden. Somit kann die gesamte Vorrichtung in der
Größe in der Axialrichtung verkleinert und in einem kompakten
Aufbau ausgebildet werden.
Darüber hinaus kann während des Kompressionsbetriebes eine
Drucklast, die auf einen orbitierenden Spiralkörper wirkt,
und eine Drucklast, die auf den anderen orbitierenden
Spiralkörper wirkt, auf die orbitierende Welle in
entgegengesetzten Richtungen zueinander übertragen werden.
Somit können diese Drucklasten in der Axialrichtung
gegeneinander aufgehoben werden. Somit können die Drucklasten
zwischen der orbitierenden Welle und den orbitierenden
Spiralkörpern getragen werden, und die orbitierenden
Spiralkörper stabilisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können zwei Drucklager in
dem Gehäuse vorgesehen sein, um Drucklasten zu lagern, die
auf die orbitierenden Spiralkörper wirken, und die
orbitierende Welle kann eine Länge aufweisen, die derart
eingestellt ist, dass sich die Rückseite eines jeden
orbitierenden Spiralkörpers und die Vorderseite des
zugeordneten Drucklagers in Berührung miteinander verbinden
oder einen kleinen Zwischenraum aufweisen. Durch diese
Anordnung können Drucklasten, die auf die orbitierenden
Spiralkörper wirken, gegeneinander in der Axialrichtung
aufgehoben werden. Zusätzlich können die Drucklasten durch
die orbitierende Welle getragen werden, und somit können die
orbitierenden Spiralkörper stabilisiert werden.
Auch wenn eine Versetzung einer Endfläche in den
orbitierenden Spiralkörpern während des Kompressionsbetriebes
auftritt, werden die Endplatten der orbitierenden
Spiralkörper in Gleitkontakt mit den Drucklagern gebracht,
wodurch für einen Teil der Drucklasten, die auf die
orbitierenden Spiralkörper wirken, zugelassen wird, dass sie .
durch die Drucklager getragen werden. Somit können die
orbitierenden Spiralkörper stabilisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Drehwelle eine
größere Wanddicke an einem Teil derselben aufweisen, die an
einer Seite entgegengesetzt zu der Bohrungsachse, in deren
Richtung die orbitierenden Spiralkörper dezentriert sind, als
an der gegenüberliegenden Seite. Durch diese Anordnung kann
die orbitierende Bewegung der orbitierenden Spiralkörper
durch die Drehwelle balanciert werden. Folglich wird es
entbehrlich, einen speziellen Mechanismus, beispielsweise ein
Balancegewicht, an der Drehwelle vorzusehen, und es wird
somit möglich, die Anzahl der Einzelteile zu verringern und
den Aufbau der gesamten Vorrichtung zu vereinfachen.
Gemäß der Erfindung kann jeder der orbitierenden Spiralkörper
eine Verbindungsbohrung aufweisen, die in der Mitte seiner
Endplatte vorgesehen ist, so dass die Verbindungsbohrung mit
der Innenseite der orbitierenden Welle in Verbindung steht.
Durch diese Anordnung muss einer der ortsfesten Spiralkörper
nicht mit einer Ablassöffnung versehen sein, und eine
Verbindungsleitung oder ähnliches muss nicht mit dieser
Ablassöffnung verbunden sein. Somit kann der Aufbau der
gesamten Vorrichtung vereinfacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Spiralmaschine
derart angeordnet sein, dass eine Ablassöffnung, die für eine
der ortsfesten Spiralkörper vorgesehen ist, mit einem
Zwischenkühler verbunden ist, und eine Saugöffnung, die für
den anderen der ortsfesten Spiralkörper vorgesehen ist, ist
mit dem Zwischenkühler verbunden. Durch diese Anordnung kann
die Luft von außen nachfolgend durch zwei
Kompressionsmechanismen komprimiert werden, die jeweils einen
ortsfesten Spiralkörper und einen orbitierenden Spiralkörper
aufweisen. Somit wird es möglich, die Kompressionsleistung zu
verbessern, ohne die Anzahl der Drehungen der Spiralelemente
zu vergrößern, und somit wird es möglich, einen Kompressor
mit einem verringerten Durchmesser vorzusehen. Zusätzlich
kann komprimierte Luft mit hoher Temperatur, die von der
Ablassöffnung für den einen ortsfesten Spiralkörper
abgelassen wird, zu der Saugöffnung für den anderen
ortsfesten Spiralkörper in dem Zustand geführt werden, dass
sie durch den Zwischenkühler vorgekühlt ist. Somit kann die
gesamte Kompressionseffizienz der Vorrichtung vergrößert
werden.
Claims (6)
1. Spiralmaschine, insbesondere Spiralverdichter, mit:
einem Gehäuse (1) und zwei ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B), die fest in dem Gehäuse an beiden Enden des Gehäuses (1) vorgesehen sind, wobei die beiden ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) auf eine Achse (01-01) des Gehäuses (1) zentriert sind, und wobei jeder der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) ein Spiralelement (6A, 6B) aufweist, das an einer Endplatte (5A, 5B) ausgebildet ist;
einem Elektromotor (8), der in dem Gehäuse (1) zwischen den beiden ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B) vorgesehen ist, wobei der Elektromotor (8) einen Rotor (10) und einen Stator (9) aufweist, deren Achsen sich parallel zu der Achse (01-01) des Gehäuses (1) erstrecken;
zwei Zwischenringen (17A, 17B), die den beiden ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B) zugeordnet sind, die um die Gehäuseachse (01-01) drehbar an im Gehäuse befestigten Lagerringen (15A, 15B) gelagert sind und jeweils eine Bohrung (17A1, 17B1) mit einer Bohrungsachse (02-02) aufweisen, wobei die Bohrungsachse (02-02) radial zu der Gehäuseachse (01-01) versetzt ist und in den Bohrungen (17A1, 17B1) jeweils ein Innenring (19A, 19B) um die Bohrungsachse (02-02) drehbar gelagert ist;
einer hohlen Drehwelle (20), die sich zwischen den Zwischenringen (17A, 17B) durch den Rotor (10) des Elektromotors (8) erstreckt und mit den Zwischenringen (17A, 17B) fest verbunden ist, wobei die aus der Drehwelle (20), den Zwischenringen (17A, 17B) und dem Rotor (10) gebildete Einheit um die Gehäuseachse (01-01) drehbar ist;
einer orbitierenden Welle (21), die sich innerhalb der Drehwelle (20) erstreckt und mit den Innenringen (19A, 19B) fest verbunden ist, wobei eine Achse der orbitierenden Welle (21) mit der Bohrungsachse (02-02) zusammenfällt;
zwei orbitierenden Spiralkörpern (22A, 22B), die jeweils mit einem Ende der orbitierenden Welle (21) verbunden sind, wobei jeder der orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) ein Spiralelement (24A, 24B) aufweist, das an einer Endplatte (23A, 23B) ausgebildet ist und in das Spiralelement (6A, 6B) des ortsfesten Spiralkörpers (4A, 4B), der ihm zugeordnet ist, eingreift, wodurch mehrere Kompressionskammern (26A, 26B) definiert werden; und
einem Drehverhinderungsmechanismus, der zwischen wenigstens einem der beiden orbitierenden Spiralkörper und einem ortsfesten Element (12A, 12B) vorgesehen ist, um eine Drehung der orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) zu verhindern, wobei die orbitierende Welle (21), die Innenringe (19A, 19B) und die beiden orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) eine orbitierende Einheit bilden.
einem Gehäuse (1) und zwei ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B), die fest in dem Gehäuse an beiden Enden des Gehäuses (1) vorgesehen sind, wobei die beiden ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) auf eine Achse (01-01) des Gehäuses (1) zentriert sind, und wobei jeder der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) ein Spiralelement (6A, 6B) aufweist, das an einer Endplatte (5A, 5B) ausgebildet ist;
einem Elektromotor (8), der in dem Gehäuse (1) zwischen den beiden ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B) vorgesehen ist, wobei der Elektromotor (8) einen Rotor (10) und einen Stator (9) aufweist, deren Achsen sich parallel zu der Achse (01-01) des Gehäuses (1) erstrecken;
zwei Zwischenringen (17A, 17B), die den beiden ortsfesten Spiralkörpern (4A, 4B) zugeordnet sind, die um die Gehäuseachse (01-01) drehbar an im Gehäuse befestigten Lagerringen (15A, 15B) gelagert sind und jeweils eine Bohrung (17A1, 17B1) mit einer Bohrungsachse (02-02) aufweisen, wobei die Bohrungsachse (02-02) radial zu der Gehäuseachse (01-01) versetzt ist und in den Bohrungen (17A1, 17B1) jeweils ein Innenring (19A, 19B) um die Bohrungsachse (02-02) drehbar gelagert ist;
einer hohlen Drehwelle (20), die sich zwischen den Zwischenringen (17A, 17B) durch den Rotor (10) des Elektromotors (8) erstreckt und mit den Zwischenringen (17A, 17B) fest verbunden ist, wobei die aus der Drehwelle (20), den Zwischenringen (17A, 17B) und dem Rotor (10) gebildete Einheit um die Gehäuseachse (01-01) drehbar ist;
einer orbitierenden Welle (21), die sich innerhalb der Drehwelle (20) erstreckt und mit den Innenringen (19A, 19B) fest verbunden ist, wobei eine Achse der orbitierenden Welle (21) mit der Bohrungsachse (02-02) zusammenfällt;
zwei orbitierenden Spiralkörpern (22A, 22B), die jeweils mit einem Ende der orbitierenden Welle (21) verbunden sind, wobei jeder der orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) ein Spiralelement (24A, 24B) aufweist, das an einer Endplatte (23A, 23B) ausgebildet ist und in das Spiralelement (6A, 6B) des ortsfesten Spiralkörpers (4A, 4B), der ihm zugeordnet ist, eingreift, wodurch mehrere Kompressionskammern (26A, 26B) definiert werden; und
einem Drehverhinderungsmechanismus, der zwischen wenigstens einem der beiden orbitierenden Spiralkörper und einem ortsfesten Element (12A, 12B) vorgesehen ist, um eine Drehung der orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) zu verhindern, wobei die orbitierende Welle (21), die Innenringe (19A, 19B) und die beiden orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) eine orbitierende Einheit bilden.
2. Spiralmaschine nach Anspruch 1, wobei sich die
orbitierende Welle (21) durch die Innenringe (19A, 19B)
erstreckt, und die orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B)
fest an die orbitierende Welle (21) angeschlossen sind.
3. Spiralmaschine nach Anspruch 2, ferner mit zwei
Drucklagern (11A, 11B), die im Gehäuse (1) an den
Rückseiten der beiden orbitierenden Spiralkörper (22A,
22B) vorgesehen sind, um Axiallasten zu tragen, die auf
die orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) wirken,
wobei die Länge der orbitierenden Welle (21) derart
bemessen ist, dass die Rückseite eines jeden der
orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) und eine
Vorderseite des Drucklagers (11A, 11B), das dem
orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) zugeordnet ist, in
Berührung miteinander sind, oder einen kleinen
Zwischenraum aufweisen.
4. Spiralmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
die hohle Drehwelle (20) auf einer Seite entgegengesetzt
zur Bohrungsachse (02-02) eine größere Wanddicke als auf
der gegenüberliegenden Seite aufweist.
5. Spiralmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
ein jeder der orbitierenden Spiralkörper (22A, 22B) eine
Verbindungsbohrung aufweist, die in einer Mitte der
Endplatte (23A, 23B) ausgebildet ist, und wobei die
Verbindungsbohrung mit einer Innenseite der
orbitierenden Welle (21) in Verbindung steht.
6. Spiralmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner
mit:
Saugöffnungen (32A, 32B), die in dem Gehäuse (1) an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Außenumfängen der Spiralelemente (6A, 6B) der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) gerichtet sind;
Ablassöffnungen (32A, 32B), die in dem Gehäuse (1) an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Mitten der Spiralelemente (6A, 6B) der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) gerichtet sind; und
einem Zwischenkühler (41), der außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehen ist;
wobei die Ablassöffnung (33A), die für einen der ortsfesten Spiralkörper (4A) vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler (41) verbunden ist, und die Saugöffnung (32B), die für den anderen der ortsfesten Spiralkörper (4B) vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler (41) verbunden ist. (vgl. Fig. 7)
Saugöffnungen (32A, 32B), die in dem Gehäuse (1) an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Außenumfängen der Spiralelemente (6A, 6B) der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) gerichtet sind;
Ablassöffnungen (32A, 32B), die in dem Gehäuse (1) an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Mitten der Spiralelemente (6A, 6B) der ortsfesten Spiralkörper (4A, 4B) gerichtet sind; und
einem Zwischenkühler (41), der außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehen ist;
wobei die Ablassöffnung (33A), die für einen der ortsfesten Spiralkörper (4A) vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler (41) verbunden ist, und die Saugöffnung (32B), die für den anderen der ortsfesten Spiralkörper (4B) vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler (41) verbunden ist. (vgl. Fig. 7)
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